面向机械电子工程专业《虚拟仪器》课程项目式教学模式的研究与探索

陈法法 陈大伟

摘 要：针对机械电子工程专业虚拟仪器课程在传统教学过程中面临的问题，深入分析了项目式教学改革的必要性，结合我校机械电子工程专业的实践教学内容，提出了面向机械电子工程专业的虚拟仪器课程项目式教学方法，包括教学项目设置、教学内容制作、教学成果演示以及教学体系评价等内容，以期提高机械电子工程专业虚拟仪器课程的教学效果。

关键词：机械电子工程 虚拟仪器 项目式教学 研究与探索

中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）08（c）-0175-02

为了更好的配合机械电子工程专业机械测试技术、传感器与检测技术、机械工程控制技术等课程的理论教学，加强学生对上述专业课程的感性认识，切实提高学生的创新实践能力，如今，国内几乎所有开设机械电子工程专业的高校都开设了《虚拟仪器》课程[1]。《虚拟仪器》本身的理论教学内容枯燥繁杂，传统的教学模式直接导致学生对知识点的领悟不深，应用技能浮于表面，学生学完该门课程以后，如果仅仅局限于理论，而没有很好的掌握基本的实践应用技能，就无法达到配合其它专业课程学习的目的。为了有效解决该问题，提出了面向机械电子工程专业《虚拟仪器》课程的项目式教学模式。

1 虚拟仪器项目式教学的特点

虚拟仪器技术传统的教学方式多以课堂讲解为主，配以极少量的实验教学，学生处于被动接受知识而不是主动探求知识。此种教学方式没能充分激发学生的学习兴趣，致使学生的自主学习能力差，也没能有效培养学生的软件设计、工程实践等应用技能。因此，急需寻找一种新的教学方法来克服传统教学方法的不足[2-3]。

项目式教学以学生为中心，以小组成员合作的方式共同解决一个完整的项目为目标，要求学生学会自主学习、合作学习，并将所学知识应用于实践[4]。面向机械电子工程专业《虚拟仪器》的项目式教学主要围绕机械电子工程专业课程展开，以LabVIEW虚拟仪器程序为开发工具，以项目的开发过程为载体，以虚拟仪器的教学大纲内容为教学顺序，引导学生在项目实践中去学习[5]。虚拟仪器项目式教学具备以下特点。

（1）前沿性：传统的教学模式以教材内容为纲，多年的教学实践表明，教材所列的知识点往往滞后于技术应用领域的前沿发展，这种现象在以虚拟仪器为代表的软件工程行业尤为显著，而项目式教学可以以企业近期开展的实际项目为依托，采用最新发展的理论知识和应用技巧去实现，使得学生能够见识和领悟所学知识的最前沿。

（2）应用型：传统的教学模式重理论、轻实践，而对于大多数应用型本科院校而言，不仅要掌握一定的理论知识，更重要的是要具备较强的应用技能。项目式教学从项目的实际需求出发，重点在项目的实施策略、实现技巧上，理论知识以够用为度，很少去追求那些偏僻、怪癖、生僻的算法死角，突破传统以理论为主线的教学模式，迎合应用型人才的培养需求。

（3）工程化：项目式教学以项目的开发过程为纲，从规范化、系统化、程式化的角度出发，模拟企业真实的项目开发流程，学生在完成整个理论学习过程，并按规范完成多个项目之后，即具备了工程化软件的设计思想，从而可以即时融入企业，为企业服务。

上述这些特点也直接衍射出了传统教学模式的不足，导致了现如今学校的人才培养与企业的人才需求没有很好的对接，学校的毕业生难以满足企业的实际需求，企业难以寻觅合格的专业人才，而项目式教学为破解此难题开辟了一个新的途径。

2 虚拟仪器项目式教学的构成

面向机械电子工程专业《虚拟仪器》课程项目式教学模式通过打破原有的教学思路，将课程的基本知识与机械电子工程专业课程进行结合，生产若干项目，学生通过若干项目掌握虚拟仪器相关知识，巩固专业知识，并培养工程实践思维。为此，将虚拟仪器项目式教学分为三个部分，即：项目的组成、项目的实施和项目的评价。

（1）项目的组成。

项目及其任务的设置很关键，项目的设置应具备新颖性、实践性、关联性，既要内容全面，又要重点突出，还要具备开发价值，能充分激发学生的学习兴趣，同时，又要兼顾学生的学习能力，使得学生能够顺利完成。在此，以《虚拟仪器》课程为基础，以机械测试技术、传感与检测技术、机械工程控制技术等专业课程为项目素材，对《虚拟仪器》教材中的内容进行项目化，将教材的基础理论与原理分析融入到18个任务6个项目中。（如表1所示）

（2）项目的实施。

项目实施的主体是学生，学生以小组为单位，在拿到项目之后，首先进行必要的分工，对疑点难点进行讨论交流，提出可行的解决方案，并加深小组成员对项目的系统性认识；其次，小组成员利用图书馆资源、互联网资源等查找相关资料，形成项目的初步解决思路；随后，在教师的引导下，利用实验室的硬件资源，包括数据采集卡、信号调理板、传感器、NI公司的AD/DA接口板等，搭建硬件系统；硬件系统搭建完成后，学生将依照课本知识，利用LabVIEW虚拟仪器软件进行软件编程，在此阶段，学生将结合机械电子工程专业的相关专业课程，包括机械测试技术、传感与检测技术、机械工程控制技术等课程来解决项目中的实际问题。

（3）项目的评价。

教学模式的优劣主要体现在学生对知识的掌握程度以及对具体知识的实际应用能力，学生的学习能力因人而异，在项目评价过程中，学生的努力程度也不同，为此建立以项目的执行过程以及项目的最终成果为目标的综合评价指标，并对完成较好的项目进行展示，以促进学生之间进行经验交流，同时对勤奋刻苦、努力付出的学生进行鼓励，以激励学生。其次，对所有学生项目的最终成果，给出优、良、中、差的质性评价，所有项目的综合评价结果计入学生在该门课程的最终考试成绩。

3 结语

以机械电子工程专业的机械测试技术、传感与检测技术、机械工程控制技术等课程的内容为素材，设置虚拟仪器教学中的工程实践项目，这样更有助于学生站在机械电子工程专业的角度理解所学内容之间的相互关系。学生完成项目之后，能够很快融入企业的工作环境，使得学校的培养模式与企业的岗位需求能够更好的对接。因此，面向机械电子工程专业虚拟仪器的项目式教学模式不仅仅是针对《虚拟仪器》基础理论课程教学的一个改革，更是帮助学生适应未来职业发展的一个突破。

参考文献

[1] 李辉，吴伟.一种基于MCS51的低成本LabVIEW实验教学系统[J].现代电子技术，2013，36（12）：124-126.

[2] 王槐生，李娟娟.项目式教学在“电子测量技术”课程中的教学设计与研究[J].中国电力教育，2011（16）：83-84.

[3] 周小凤，肖俊生.虚拟仪器课程教学方法探索与实践[J].中国电力教育，2013（22）：150-151.

[4] 李欣，谢宏.虚拟仪器技术在通信原理教学中的应用[J].实验室研究与探索，2014，33（5）：155-159.

[5] 戴一平.LabVIEW平台在教育技术学科实验教学中的应用分析[J].现代教育技术，2012（8）：113-116.